Como a zona de deformação de um carro, o módulo experimental SHIELD foi projetado para absorver um impacto forte.
A NASA aterrissou com sucesso em Marte nove vezes, contando com pára-quedas de última geração, airbags maciços e jetpacks para colocar a espaçonave com segurança na superfície. Agora os engenheiros estão testando se a maneira mais fácil de chegar à superfície marciana é cair.
Em vez de desacelerar a descida de alta velocidade de uma espaçonave, um projeto de aterrissagem experimental chamado SHIELD (Simplified High Impact Energy Landing Device) usaria uma base dobrável semelhante a um acordeão que atua como a zona de deformação de um carro e absorve a energia de um forte impacto .
O novo design pode reduzir drasticamente o custo de pouso em Marte, simplificando o angustiante processo de entrada, descida e pouso e expandindo as opções para possíveis locais de pouso.
“Achamos que poderíamos ir para áreas mais traiçoeiras, onde não gostaríamos de arriscar tentar colocar um rover de bilhões de dólares com nossos sistemas de pouso atuais”, disse o gerente de projeto da SHIELD, Lou Giersch, do Jet Propulsion Laboratory da NASA no sul da Califórnia. “Talvez possamos até pousar vários deles em diferentes locais de difícil acesso para construir uma rede.”
Acidentes de carro, pousos em Marte
Grande parte do design da SHIELD se baseia no trabalho feito para a campanha Mars Sample Return da NASA. O primeiro passo dessa campanha envolve o rover Perseverance coletando amostras de rochas em tubos de metal herméticos; uma futura espaçonave levará essas amostras de volta à Terra em uma pequena cápsula e aterrissará com segurança em um local deserto.
Estudar abordagens para esse processo levou os engenheiros a se perguntarem se a ideia geral era reversível, disse Velibor “ormarkovi”, membro da equipe SHIELD no JPL.
“Se você quer pousar algo duro na Terra, por que não pode fazer o contrário para Marte?” ele disse. “E se pudermos fazer um pouso forçado em Marte, sabemos que a SHIELD pode funcionar em planetas ou luas com atmosferas mais densas.”
Para testar a teoria, os engenheiros precisaram provar que a SHIELD pode proteger eletrônicos sensíveis durante o pouso. A equipe usou uma torre de queda no JPL para testar como os tubos de amostra da Perseverance se comportariam em um pouso duro na Terra. Com quase 90 pés (27 metros), possui um estilingue gigante – chamado de sistema de lançamento de proa – que pode arremessar um objeto na superfície nas mesmas velocidades alcançadas durante um pouso em Marte.
“ormarkovi” trabalhou anteriormente para a indústria automobilística, testando carros que carregavam bonecos de colisão. Em alguns desses testes, os carros andam em trenós que são acelerados a altas velocidades e colidem com uma parede ou barreira deformável. Existem várias maneiras de acelerar os trenós, incluindo o uso de uma funda semelhante ao sistema de lançamento de proa.
“Os testes que fizemos para a SHIELD são como uma versão vertical dos testes de trenó”, disse “ormarkovi”. “Mas, em vez de uma parede, a parada repentina se deve a um impacto no solo.”
Sucesso esmagador
Em 12 de agosto, a equipe se reuniu na torre de queda com um protótipo em tamanho real do atenuador dobrável da SHIELD – uma pirâmide invertida de anéis de metal que absorvem o impacto. Eles penduraram o atenuador em uma garra e inseriram um smartphone, um rádio e um acelerômetro para simular a eletrônica que uma espaçonave carregaria.
Suando no calor do verão, eles assistiram a SHIELD subir lentamente ao topo da torre.
“Ouvir a contagem regressiva me deu arrepios”, disse Nathan Barba, outro membro do projeto SHIELD no JPL. “Toda a equipe estava animada para ver se os objetos dentro do protótipo sobreviveriam ao impacto.”
Em apenas dois segundos, a espera acabou: o lançador de proa bateu a SHIELD no chão a cerca de 110 milhas por hora (177 quilômetros por hora). Essa é a velocidade que um módulo de pouso em Marte atinge perto da superfície depois de ser desacelerado pelo arrasto atmosférico de sua velocidade inicial de 14.500 milhas por hora (23.335 quilômetros por hora) quando entra na atmosfera de Marte.
Testes anteriores da SHIELD usaram uma “zona de pouso” de terra, mas para este teste, a equipe colocou uma placa de aço de 2 polegadas (5 centímetros) de espessura no chão para criar um pouso mais difícil do que uma espaçonave experimentaria em Marte. O acelerômetro a bordo revelou mais tarde SHIELD impactado com uma força de cerca de 1 milhão de newtons – comparável a 112 toneladas colidindo contra ele.
Imagens de câmera de alta velocidade do teste mostram que a SHIELD impactou em um pequeno ângulo, depois saltou cerca de 3,5 pés (1 metro) no ar antes de capotar. A equipe suspeita que a placa de aço tenha causado o ressalto, já que nenhum ressalto ocorreu nos testes anteriores.
Ao abrir o protótipo e recuperar a carga eletrônica simulada, a equipe descobriu que os dispositivos a bordo – até mesmo o smartphone – sobreviveram.
“O único hardware que foi danificado foram alguns componentes de plástico com os quais não estávamos preocupados”, disse Giersch. “No geral, este teste foi um sucesso!”
O próximo passo? Projetar o resto de um módulo de pouso em 2023 e ver até onde seu conceito pode ir.
Publicado em 22/10/2022 17h40
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